JP2013052573A

JP2013052573A - 車載用樹脂製中空部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP2013052573A
Application number: JP2011191878A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nabeshima; 勝己鍋島; Taiga Saito; 大賀齋藤
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: JP5956733B2

Abstract

【課題】フランジなどの外側に張り出した部分が十分に少なく、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度を向上できる樹脂製中空部品及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の車載用樹脂製中空部品は、ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなる第１の円筒部と、これと同一のポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなる第２の円筒部と、レーザー溶接によって形成され第１の円筒部の端部と第２の円筒部の端部とを接合している接合部とを備え、接合部の外径Ｄ_Ｏに対する接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏが０．０１〜０．３であり且つ接合部の外径Ｄ_Ｏが１２０ｍｍ以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用樹脂製中空部品及びその製造方法に関する。

自動車やバイクに従来より使用されてきた金属製部品を樹脂製部品に置き換える取り組みがなされている。金属製部品を樹脂製部品に置き換えることで自動車等の軽量化が図られる。これに加え、金属加工と比較して例えば熱可塑性樹脂組成物を射出成型することによって複雑な形状の部品を容易に製造できるという利点がある。下記特許文献１には自動車ウォーターポンプ関連部品用樹脂組成物及びそれからなる自動車ウォーターポンプ関連部品に関する発明が記載されている。

特開平６−１１６４９４号公報

ところで、広い車内空間を有する自動車が好まれる傾向にあり、またハイブリッド車にあってはモータなどを搭載する必要があるため、エンジンルーム内に部品を配置するスペースがより制限される傾向にある。樹脂製部品は、上述のとおり、種々の利点を有するものの、サーモスタットやサーモバルブ、オイルポンプなどを収容するハウジングを樹脂製としても、従来の技術では部品の小型化という点においては以下の理由から未だ改善の余地があった。

すなわち、ハウジングなどの内部に空洞を有する部品（中空部品）は、射出成型によって製造することが困難であるため、フランジを有するパーツを２つ以上作製し、これらをフランジにおいてボルトで固定して組み合わせる必要があった。かかる部品はフランジが外側に張り出してしまうため、その分のスペースが必要となる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フランジなどの外側に張り出した部分が十分に少なく、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度を向上できる樹脂製中空部品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る車載用樹脂製中空部品は、ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第１の開口を端部に有する第１の円筒部と、第１の円筒部と同一のポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第２の開口を端部に有する第２の円筒部と、レーザー溶接によって形成され、第１の円筒部の端部と第２の円筒部の端部とを接合している接合部とを備え、接合部の外径Ｄ_Ｏに対する接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏが０．０１〜０．３であり且つ接合部の外径Ｄ_Ｏが１２０ｍｍ以下である。上記ポリアミド樹脂組成物としては、ジアミンと炭素数９〜１５のジカルボン酸の重合体からなり且つ融点Ｔｍが１９０〜２４０℃である低融点ポリアミド樹脂を、当該ポリアミド樹脂組成物に含有されるポリアミド樹脂１００質量％に対して４０質量％以上含有するものを使用できる。上記ポリアミド樹脂組成物は、低融点ポリアミド樹脂と異なる第２のポリアミド樹脂を含有してもよい。

上記樹脂製中空部品は、第１の筒状部と第２の筒状部とをレーザー溶接によって接合したものであるため、これらをボルトで固定するためのフランジ部が不要である。このため、部品の外側に張り出した部分が十分に少なく、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度を向上できる。

なお、本発明における「円筒部」とは断面形状が真円のものに限られず、断面形状が真円から若干変形したものも含まれる。より具体的には、本発明においては、外径の短軸Ｌ１と長軸Ｌ２の比Ｌ１／Ｌ２が０．９５以上であれば「円筒部」であるとする。また本発明における「接合部の厚さＴ_Ｏ」は第１の円筒部の端部における内縁と外縁との距離、及び、第２の円筒部の端部における内縁と外縁との距離を意味し、これらの距離が第１及び第２の筒状部で異なる場合又は位置によって異なる場合にあっては最も長い距離を意味する。

本発明において、第１及び第２の円筒部をそれぞれ構成する上記組成物はレーザー吸収材を更に含有するものであり、接合部は第１及び第２の円筒部の端部の外側から内側の径方向にレーザーを照射して形成されたものであることが好ましい。第１及び第２の円筒部の端部同士を突き合わせた状態とし、この部分に外側から内側の径方向にレーザーを照射することで、外側のみならず内部も十分に融解させることができる。これにより、接合部の強度及びシール性がより一層優れたものとなる。

なお、径方向にレーザーを照射しない場合の一例として、図８に示すとおり、２つの筒状部５１，５２の軸方向と平行な方向にレーザーＬを照射してこれらを接合する方法が挙げられる。この場合、円筒部５１，５２にレーザー溶接用のフランジ部５１ｆ，５２ｆをそれぞれ設ける必要がある。また、レーザーＬが照射される側のフランジ部５１ｆを有する筒状部５１をレーザー透過性材料で構成し、他方のフランジ５２ｆを有する筒状部５２をレーザー吸収性材料で構成する必要がある。このため、例えば、同一組成の熱可塑性材料からなる２つの筒状部の接合に図８に示す方法を適用することは困難であるという事情がある。

本発明において、接合部の外径Ｄ_Ｏに対する第１の円筒部及び第２の円筒部における最大外径Ｄ_Ｍの比Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍが１．３以下であることが好ましい。この比が１．３以下の部品は接合部における張り出し部分が十分に少なく、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度をより一層向上できる。

本発明において、第１の筒状部、第２の筒状部及び接合部は、内面が面一であることが好ましい。この場合、部品の省スペース化の観点から、接合部に隣接した箇所の厚さＴに対する接合部の厚さＴの比Ｔ_Ｏ／Ｔは１〜１．５であることが好ましい。

上記ポリアミド樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂は、ポリアミド６１０（ポリヘキサメチレンセバカミド）、ポリアミド６１２（ポリヘキサメチレンドデカミド）及びこれらの混合物からなる群から選ばれる一種であることが好ましい。ポリアミド６１０及びポリアミド６１２は低吸水性に優れると共に融点Ｔｍが低いという特長を有する。優れた低吸水性は冷却液（例えば、水とエチレングリコールの混合液（ＬＬＣ））と接触する部品を構成するのに有用である。低い融点Ｔｍはレーザー溶接によって接合部を形成する際のロバスト性の向上に有用である。例えば、第１及び第２の筒状部の形状が真円から少しずれていてレーザーの焦点を常に正確に合わせることが困難であっても接合すべき箇所を十分に溶融できるという利点がある。

本発明に係る車載用樹脂製中空部品の製造方法は、ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第１の開口を端部に有する第１の円筒部と、第１の円筒部と同一のポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第２の開口を端部に有する第２の円筒部とを、端部同士を突き合わせた状態に保持する工程と、突き合わされた状態の第１及び第２の円筒部の端部に向けてレーザーを照射して接合部を形成する工程とを備え、接合部の外径Ｄ_Ｏに対する接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏが０．０１〜０．３であり且つ接合部の外径Ｄ_Ｏが１２０ｍｍ以下である。上記ポリアミド樹脂組成物としては、ジアミンと炭素数９〜１５のジカルボン酸の重合体からなり且つ融点Ｔｍが１９０〜２４０℃である低融点ポリアミド樹脂を、当該ポリアミド樹脂組成物に含有されるポリアミド樹脂１００質量％に対して４０質量％以上含有するものを使用できる。上記ポリアミド樹脂組成物は、低融点ポリアミド樹脂と異なる第２のポリアミド樹脂を含有してもよい。

上記製造方法によれば、レーザー溶接によって第１の筒状部と第２の筒状部とを接合するため、ボルト及びこれを装着するフランジ部によって複数のパーツを接合する場合と比較して外側に張り出した部分が十分に少ない部品を製造できる。

上記製造方法において、第１及び第２の円筒部をそれぞれ構成する上記組成物はレーザー吸収材を更に含有するものであり、第１及び第２の円筒部の端部の外側から内側の径方向にレーザーを照射して接合部を形成することが好ましい。第１及び第２の円筒部の端部同士を突き合わせた状態とし、この部分に外側から内側の径方向にレーザーを照射することで、外側のみならず内部も十分に溶かすことができる。これにより、一層優れた強度及びシール性を有する接合部を形成できる。

本発明によれば、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度を向上できる。

本発明に係る中空部品の一実施形態を示す斜視図である。（ａ）は図１に示す中空部品のＩＩ−ＩＩ線における断面図であり、（ｂ）はこれにサイズに関する符号を付した図である。本発明に係る中空部品の他の実施形態（車載用サーモスタットのハウジング）を模式的に示す断面図である。本発明に係る中空部品の他の実施形態（車載用サーモスタットのハウジング）を模式的に示す断面図である。本発明に係る中空部品の他の実施形態（車載用温水カットバルブのハウジング）を模式的に示す断面図である。本発明に係る中空部品からなるハウジングを備えたインバータ冷却用のオイルポンプの一態様を模式的に示す断面図である。円筒部をそれぞれ有する２つの部材をレーザーによって接合している様子を示す斜視図である。フランジ部をそれぞれ有する２つの円筒状部材をレーザーによって接合している様子を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。

＜車載用樹脂製中空部品＞
図１，２に示す中空部品１０は、ポリアミド樹脂組成物を含有する熱可塑性材料（組成物）からなり、自動車やバイクに搭載するエレメントを収容するためのものである。中空部品１０は、円筒部（第１の円筒部）１ａを有する第１の部材１と、円筒部（第２の円筒部）２ａを有する第２の部材２と、円筒部１ａ，２ａの端部１ｂ，２ｂ同士が接合してなる接合部５とを備える。図２（ａ）に示すように、中空部品１０は、第１の部材１及び第２の部材２によって内部に空間が形成されており、エレメント（例えば、サーモエレメント）を収容できるようになっている。

第１の部材１は、第２の部材２側の端部が開口（第１の開口）１ｃをなして開放されており、他方の端部には貫通孔６を有する突出部１ｄが設けられている。第１の部材１の端部１ｂには外側に延在するフランジ部１ｆが設けられており、端部１ｂは所定の幅（図２（ｂ）のＴ_Ｏ）を有する環状の平坦面からなる。後述のとおり、中空部品１０の省スペース化の観点から、フランジ部１ｆのサイズには制限がある。

第２の部材２は、第１の部材１側の端部が開口（第２の開口）２ｃをなして開放されており、他方の端部は板部２ｄで塞がれている。第２の部材２の端部２ｂには外側に延在するフランジ部２ｆが設けられており、端部２ｂは所定の幅（図２（ｂ）のＴ_Ｏ）を有する環状の平坦面からなる。フランジ部２ｆのサイズもフランジ部１ｆと同様に制限がある。

接合部５は、レーザー溶接によって形成されたものであり、第１の部材１の端部１ｂと第２の部材２の端部２ｂとを接合している。端部１ｂと端部２ｂの間には、ポリアミド樹脂組成物が一旦融解し、その後、固化して形成される接合層５ａが形成されている。本実施形態においては、接合部５は、フランジ部１ｆ、フランジ部２ｆ及びこれらの間の接合層５ａからなる。

接合部５の外径Ｄ_Ｏ（図２の（ｂ）参照）は、レーザー溶接の作業性の点から、１２０ｍｍ以下であり、好ましくは１０〜１００ｍｍであり、より好ましくは２０〜８０ｍｍである。上述のように、フランジ部１ｆ，２ｆのサイズには次の制限がある。すなわち、接合部５の外径Ｄ_Ｏに対する接合部５の厚さＴ_Ｏ（図２の（ｂ）参照）の比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏは０．０１〜０．３である。Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏの値が０．０１未満であると接合部５の接合強度が不十分となり、他方、０．３を超えるとフランジ部１ｆ，２ｆの張り出しが大き過ぎてエンジンルーム内の部品レイアウトの自由度を向上できない。なお、接合部の厚さＴ_Ｏは、レーザー照射によって外面から内面まで十分に融解させる観点から、好ましくは１．５〜６ｍｍであり、より好ましくは２〜５ｍｍである。

接合部５の外径Ｄ_Ｏに対する円筒部１ａ及び円筒部２ａにおける最大外径Ｄ_Ｍ（図２の（ｂ）参照）の比Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍは好ましくは１〜１．３であり、より好ましくは１〜１．２であり、更に好ましくは１〜１．１である。Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍの値が１．３以下の部品は接合部５における張り出し部分が十分に少なく、エンジンルーム内の部品レイアウトの自由度をより一層向上できる。なお、Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍの値が１の中空部品は図２に示すようなフランジ部１ｆ，２ｆが存在しないものである（図３〜６参照）。

筒状部１、筒状部２及び接合部５の内面は、なるべく広い内部空間を確保する点から、図２に示すように面一であること、すなわち、段差がなく連続していることが好ましい。この場合、中空部品１０の省スペース化の観点から、中空部品１０における接合部５に隣接した箇所の厚さＴ（図２の（ｂ）参照）に対する接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｔは、好ましくは１〜１．５であり、より好ましくは１〜１．４であり、更に好ましくは１〜１．３である。なお、Ｔ_Ｏ／Ｔの値が１の中空部品は図２に示すようなフランジ部１ｆ，２ｆが存在しないものである（図３〜図６参照）。

次に、第１の部材１及び第２の部材２を構成する熱可塑性材料として好適な組成物について説明する。第１の部材１及び第２の部材２は同一組成の熱可塑性材料からなる。この熱可塑性材料は、１種又は２種以上のポリアミド樹脂からなるポリアミド樹脂組成物と、必要に応じて配合されるレーザー吸収材等を含有する。上記ポリアミド樹脂組成物は、比較的融点が低いポリアミド樹脂（低融点ポリアミド樹脂）を少なくとも含有する。具体的には、上記ポリアミド樹脂組成物は、ジアミンと炭素数９〜１５のジカルボン酸の重合体からなり且つ融点Ｔｍが１９０〜２４０℃である低融点ポリアミド樹脂を、当該ポリアミド樹脂組成物に含有されるポリアミド樹脂１００質量％に対して４０質量％以上含有する。

上記低融点ポリアミド樹脂の融点Ｔｍは、好ましくは１９０〜２４０℃であり、より好ましくは２００〜２３０℃であり、更に好ましくは２１０〜２２５℃である。ここでいうポリアミド樹脂の融点Ｔｍは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）によって測定したピーク値を意味し、この測定には例えばパーキンエルマー社製のＤＳＣ８５００（商品名）を使用できる。

上記低融点ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６１０（ポリヘキサメチレンセバカミド）、ポリアミド６１２（ポリヘキサメチレンドデカミド）及びこれらの混合物からなる群から選ばれる一種であることが好ましい。ポリアミド６１０及びポリアミド６１２は低吸水性に優れると共に融点Ｔｍが低いという特長を有する。優れた低吸水性は冷却液（例えば、水とエチレングリコールの混合液）と接触する部品を構成するのに有用である。低い融点Ｔｍはレーザー溶接によって接合部を形成する際のロバスト性の向上に有用である。例えば、第１の部材１及び第２の部材２の断面形状が真円から少しずれていてレーザーの焦点を常に正確に合わせることが困難であっても接合すべき箇所を十分に溶融できるという利点がある（図７参照）。なお、ポリアミド６１０の融点Ｔｍは約２２０℃であり、ポリアミド６１２の融点Ｔｍは約２１５℃である。また、ポリアミド６１０及びポリアミド６１２は、耐加水分解性や耐塩化カルシウム性にも優れる。

ポリアミド樹脂組成物における低融点ポリアミド樹脂の含有量は、当該ポリアミド樹脂組成物１００質量％に対して上記のとおり、好ましくは４０質量％以上であり、より好ましくは５０質量％以上であり、更に好ましくは６０質量％以上であり、特に好ましくは７０質量％以上である。ポリアミド樹脂の含有量が４０質量％未満であると、レーザーによるポリアミド樹脂組成物の融解が不十分となりやすく、接合部５の接合強度が不十分となったり、目的とする低吸水性が損なわれるおそれがある。

上記ポリアミド樹脂組成物は、低融点ポリアミド樹脂と異なるポリアミド樹脂（第２のポリアミド樹脂）を含有してもよい。その具体例としてポリアミド６６（ポリヘキサメチレンアジパミド）、ポリアミド６、ポリアミドＭＸＤ６（ポリメタキシレンアジパミド）、ポリアミド６Ｉ、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔ、ポリアミドＭ５Ｔなどが挙げられる。これらは二種以上を混合して用いてもよい。

上記熱可塑性材料はポリアミド樹脂組成物の他にレーザー吸収材を更に含有することが好ましい。熱可塑性材料がレーザー吸収材を含有する場合、第１の部材１及び第２の部材２の端部１ｂ，２ｂ同士を突き合わせた状態で、フランジ部１ｆ，２ｆの外側から内側の径方向にレーザーを照射することによって中空部品１０を製造することができる。

レーザー吸収材としては、アジン系化合物、ニグロシン、アニリンブラック、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポルフィリン、シアニン系化合物、ペリレン、クオテリレン、金属錯体、アゾ染料、アントラキノン、スクエア酸誘導体及びインモニウム染料等が挙げられる。上記熱可塑性材料におけるレーザー吸収材の含有量は、ポリアミド樹脂組成物１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜０．８質量部であり、より好ましくは、０．０１〜０．５質量部である。レーザー吸収材の含有量が０．００１質量部未満であるとレーザー溶接時の発熱量が少なく、接合部５の接合強度が不十分となりやすく、他方、０．８質量部を超えるとレーザー溶接時の発熱量が多すぎて焦げやボイドが発生しやすい。

上記熱可塑性材料は、ポリアミド樹脂組成物及びレーザー吸収材に、必要に応じて以下のような添加剤を配合したものであってもよい。添加剤の種類としては、例えば、補強材（例えば、ガラスフィラー）、着色剤、充填材、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、抗菌・防かび剤、難燃剤、助色剤、分散剤、安定剤、可塑剤、改質剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、結晶促進剤及び結晶核剤等が挙げられる。これらの添加剤は１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

例えば、ガラスフィラーの含有量は、ポリアミド樹脂組成物１００質量部に対して２０〜１００質量部程度とすることができる。これ以外の添加剤の合計量は、ポリアミド樹脂組成物の全質量１００質量部に対して０．１〜５０質量部程度とすることができる。本発明者らの検討によると、ポリアミド樹脂組成物１００質量部に対し、ガラスフィラー（例えば、ガラス繊維）の含有量が１００質量部程度であっても、上記ポリアミド樹脂組成物１００質量％に対し低融点ポリアミドを少なくとも４０質量％含んでいれば、レーザー照射によるポリアミド樹脂の融解によって十分に高い強度の接合強度を達成できる。

なお、ここでは第１の部材１及び第２の部材２が同一組成の熱可塑性材料からなる場合を例示したが、両者のポリアミド樹脂組成物の組成が同一であれば、両者の間でレーザー吸収材の配合量及び／又は添加剤の種類や配合量が相違していてもよい。

次に、図３〜図６を参照しながら、図１，２に示す中空部品１０よりも複雑な形状を有する中空部品について説明する。図３〜図６に示す中空部品２０，３０，４０，５０はいずれも外側にフランジ部の張り出しが存在しない、いわゆるフランジレスの部品である。ただし、中空部品２０，３０，４０，５０は、フランジ部を有してもよく、この場合、上述の中空部品１０のフランジ部１ｆ，２ｆと同様の条件（Ｄ_Ｏ、Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏ、Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍ又はＴ_Ｏ／Ｔに関する条件）を満たすことが好ましい。

図３に示す中空部品２０は、上記ポリアミド樹脂組成物を含む熱可塑性材料からなり、車載用サーモスタットのハウジングとして使用されるものである。中空部品２０は、円筒部（第１の円筒部）２１ａを有する第１の部材２１と、円筒部（第２の円筒部）２２ａを有する第２の部材２２と、これらの端部２１ｂ，２２ｂ同士がレーザー溶接によって接合してなる接合部２５とを備える。端部２１ｂと端部２２ｂの間には、ポリアミド樹脂組成物が一旦融解し、その後、固化して形成される接合層（図示せず）が形成されている。

第１の部材２１は、第２の部材２２側の端部が開口（第１の開口）２１ｃをなして開放されており、他方の端部には冷却液用の流路２６が設けられている。第２の部材２２は、第１の部材２１側の端部が開口（第２の開口）２２ｃをなして開放されており、他方の端部には冷却液用の２つの流路２７，２８が設けられている。図３に示すように、中空部品２０は、第１の部材２１及び第２の部材２２によって内部に空間が形成されており、サーモエレメントＴＥ１を収容できるようになっている。

図４に示す中空部品３０も上記ポリアミド樹脂組成物を含む熱可塑性材料からなり、中空部品２０と同様、車載用サーモスタットのハウジングとして使用されるものである。中空部品３０は、円筒部（第１の円筒部）３１ａを有する第１の部材３１と、円筒部（第２の円筒部）３２ａを有する第２の部材３２と、これらの端部３１ｂ，３２ｂ同士がレーザー溶接によって接合してなる接合部３５とを備える。端部３１ｂと端部３２ｂの間には、ポリアミド樹脂組成物が一旦融解し、その後、固化して形成される接合層（図示せず）が形成されている。

第１の部材３１は、第２の部材３２側の端部が開口（第１の開口）３１ｃをなして開放されており、他方の端部は図４に示すように頂部が隆起し且つ側方に延在する冷却液用の流路３６が設けられている。第２の部材３２は、第１の部材３１側の端部が開口（第２の開口）３２ｃをなして開放されており、他方の端部には冷却液用の流路３７が側方に延在するように設けられている。図４に示すように、中空部品３０は、第１の部材３１及び第２の部材３２によって内部に空間が形成されており、サーモエレメントＴＥ２を収容できるようになっている。

図５に示す中空部品４０は、上記ポリアミド樹脂組成物を含む熱可塑性材料からなり、車載用温水カットバルブのハウジングとして使用されるものである。中空部品４０は、円筒部（第１の円筒部）４１ａを有する第１の部材４１と、円筒部（第２の円筒部）４２ａを有する第２の部材４２と、これらの端部４１ｂ，４２ｂ同士がレーザー溶接によって接合してなる接合部４５とを備える。端部４１ｂと端部４２ｂの間には、ポリアミド樹脂組成物が一旦融解し、その後、固化して形成される接合層（図示せず）が形成されている。

第１の部材４１は、第２の部材４２側の端部が開口（第１の開口）４１ｃをなして開放されており、他方の端部には冷却液（温水）用の流路４６が設けられている。第２の部材４２は、第１の部材４１側の端部が開口（第２の開口）４２ｃをなして開放されており、他方の端部には冷却液（温水）用の流路４７が設けられている。図５に示すように、中空部品４０は、第１の部材４１及び第２の部材４２によって内部に空間が形成されており、サーモエレメントＴＥ３を収容できるようになっている。

図６に示す中空部品５０は、上記ポリアミド樹脂組成物を含む熱可塑性材料からなり、インバータ冷却用のオイルポンプＯＰを収容している。中空部品５０は、円筒部（第１の円筒部）５１ａを有する第１の部材５１と、円筒部（第２の円筒部）５２ａを有する第２の部材５２と、これらの端部５１ｂ，５２ｂ同士がレーザー溶接によって接合してなる接合部５５とを備える。端部５１ｂと端部５２ｂの間には、ポリアミド樹脂組成物が一旦融解し、その後、固化して形成される接合層（図示せず）が形成されている。

図６に示すように、中空部品５０は、第１の部材５１及び第２の部材５２によって内部に空間が形成されており、この空間内にオイルポンプＯＰを収容している。オイルポンプＯＰは、回転軸６１と、回転軸６１に固定されたロータ６２と、回転軸６１を支持するベアリング６３とを備える。

＜車載用樹脂製中空部品の製造方法＞
次に、車載用樹脂製中空部品の製造方法の製造方法について説明する。ここでは、図７を参照しながら、中空部品１０を製造する方法を例に挙げて詳細に説明する。この方法は、第１の部材１の端部１ｂと第２の部材２の端部２ｂとをレーザー溶接によって接合することを特徴とする。レーザー溶接中空部品２０，３０，４０，５０も中空部品１０と同様にして製造することができる。ポリアミド樹脂組成物を含む熱可塑性材料からなる部材同士をレーザー溶接する手法としては、例えば、特許第４１０２４２４号公報に記載の方法が知られている。

まず、上記ポリアミド樹脂組成物及びレーザー吸収材を含む熱可塑性材料を準備する。この熱可塑性材料又はそのペレットを射出成形装置に供給して第１の部材１及び第２の部材２をそれぞれ別々に作製する。

第１の部材１の端部１ｂと第２の部材２の端部２ｂとを突き合わせた状態に保持する。第１の部材１及び第２の部材２を保持する装置としては、部材１，２を保持したまま回転させる機構を有するものが好ましい。ここでいう回転は部材１，２の軸方向に対して垂直な断面の中心を通る線（図７の線Ａ）を回転軸とするものである。このような装置で部材１，２を保持することで、図７に示すように部材１，２を方向Ｒに回転させながら、一箇所からレーザーＬを照射することでレーザー溶接を実施できる。

レーザーＬの照射時における部材１，２の回転速度は、ポリアミド樹脂組成物の組成やレーザーの照射条件等に応じて適宜設定することができるが、好ましくは１〜１００００回転／分であり、より好ましくは１０〜１０００回転／分である。生産性の点から回転はなるべく高速であることが好ましく、回転速度が１回転／分未満であると溶着時間が長くなり生産性が不十分となりやすい。ただし、回転速度が１００００回転／分を超えるとモータ能力の限界を超えレーザー照射の精度が不十分となる傾向にあり、またモータに負担が掛かり故障を誘発する可能性がある。

レーザー溶接は、部材１，２の当接面に向けて適切な条件に調整されたレーザーＬを照射することによって実施できる。すなわち、部材１，２の焦げやボイドの発生しない範囲内で、十分に発熱し且つ十分に部材１，２の融解が広がるようにレーザーＬの出力を調整する。例えば、ポリアミド樹脂組成物の吸光度や融点、部材１，２の回転速度などに応じてレーザーＬの出力を調整すればよい。レーザーＬは部材１，２の当接面近傍において吸収され、これにより熱が発生して樹脂が融解する。融解した樹脂が冷却されて固化すると、端部１ｂ，２ｂの間に接合層５ａが形成されて部材１，２が一体化する（図２参照）。

レーザーＬとして、８００〜１６００ｎｍの赤外光線、好ましくは８００〜１１００ｎｍに発振波長を有するレーザー光を使用できる。例えば、固体レーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ励起、半導体レーザー励起等）、半導体レーザー、チューナブルダイオードレーザー、チタンサファイアレーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ励起）を使用できる。あるいは、波長７００ｎｍ以上の赤外線を発生するハロゲンランプやキセノンランプを使用してもよい。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る中空部品の用途は上記エレメントを収容するハウジングに限定されるものではなく、車載冷却系部品又は車載潤滑系部品の一部として使用できる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

図１，２に示す円筒部品と同様の構成を有する円筒部品を複数作製した。円筒部品を以下の方法に従って評価した。
（１）気密性試験
中空部品の突出部（図１の突出部１ｄ）に耐圧ホースの一端を接続し、耐圧ホースの他端を圧力ゲージ付コンプレッサーに接続した。水を満たした水槽に中空部品を入れ、中空部品の内部をコンプレッサーで加圧した。中空部品の接合部から気泡が発生した時点のゲージ圧を測定した。
（２）耐塩化カルシウム性試験
作製した中空部品を８０℃の温水に８時間にわたって浸漬させた。温度９０℃、相対湿度９５％の雰囲気下に１時間放置した後、塩化カルシウム３５質量％水溶液を中空部品の表面全体に塗布した。１００℃の熱風乾燥機内に１時間放置した後、室温の条件下に１時間以上放置した。その後、上記（１）と同様にして気密性試験を行った。
（３）耐ＬＬＣ性試験
作製した中空部品を１２０℃のＬＬＣ溶液に４００時間にわたって浸漬させた。ＬＬＣ溶液として、トヨタ純正スーパーＬＬＣ５０％水溶液を用いた。ＬＬＣ溶液から中空部品を取り出した後、室温の条件下に１時間以上放置した。その後、上記（１）と同様にして気密性試験を行った。
（４）耐ＡＴＦ性試験
作製した中空部品を１５０℃のＡＴＦ（ａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｌｕｉｄ）に５００時間にわたって浸漬させた。ＡＴＦとして、トヨタ純正ＡＴＦオートフルードＷＳを用いた。ＡＴＦから中空部品を取り出した後、室温の条件下に１時間以上放置した。その後、上記（１）と同様にして気密性試験を行った。
（５）耐エンジンオイル性試験
作製した中空部品を１５０℃のエンジンオイルに５００時間にわたって浸漬させた。エンジンオイルとして、トヨタ純正エンジンオイルＳＭを用いた。ＡＴＦから中空部品を取り出した後、室温の条件下に１時間以上放置した。その後、上記（１）と同様にして気密性試験を行った。
（６）耐熱エージング性試験
作製した中空部品を１５０℃の熱風乾燥機内に５００時間放置した後、室温の条件下に１時間以上放置した。その後、上記（１）と同様にして気密性試験を行った。

＜実施例１＞
低融点ポリアミドとしてポリアミド６１０（融点：約２２０℃）を使用し、これを含む熱可塑性材料のペレットを調製した。このペレットを射出成形機に導入し、図１の部材１，２と同様の構成の２つの部材を作製した。これらの部材をレーザー溶接によって接合して図１の中空部品１０と同様の構成の部品を作製した。なお、上記方法の詳細は以下のとおりである。

（ポリアミド６１０ペレットの調製）
４００Ｌオートクレーブ中に４０％ＳＨ塩（セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩）水溶液に、ヨウ化カリウム３質量％、ヨウ化銅０．１質量％を仕込み、１．８ＭＰａ加圧下で加熱溶融重合を行った。得られた重合体を冷却固化及び造粒してポリアミド６１０のペレットを得た。

（熱可塑性材料のペレットの調製）
上記ポリアミド６１０のペレット６４．５質量部、ガラス繊維３３質量部（日本電気硝子株式会社製、商品名：Ｔ２７５Ｈ）、レーザー溶着用着色マスターバッチ２．５質量部（オリヱント化学工業株式会社製、商品名：ｅＢＩＮＤＡＣＷ−９８７１）をバレル温度２９０℃に設定した二軸押出機（東芝機械株式会社製、商品名：ＴＥＭ３５）を用いて溶融混練して熱可塑性材料のペレットを得た。

（射出成形）
上記熱可塑性材料のペレットをシリンダー温度２９０℃に設定した射出成形機（住友重機械工業株式会社製、商品名：ＳＥ１３０）に導入し、金型温度８０℃で成形して２つの部材を作製した。

（レーザー溶接）
上記２つの部材の端部同士を突き合わせ、治具で固定した。２つの部材及び治具を保持装置に設置した。図７に示す矢印Ｒ方向に３００回転／分の速度で２つの部材を回転させながら、１分間にわたって当接面にレーザー溶接機からレーザー（出力１５０Ｗ、波長９４０ｎｍ）を照射して中空部品を得た。

上記方法によって計５つの中空部品を作製した。５つの中空部品を上記（２）〜（６）の各試験に供した。表１に結果を示す。

＜実施例２〜４＞
実施例１において準備した２つの部材と寸法（図２の（ｂ）に示すＴ_Ｏ、Ｔ、Ｄ_Ｏ又はＤ_Ｍ）が異なる２つの部材から中空部品をそれぞれ作製したことの他は、実施例１と同様にして中空部品を作製し、その評価を行った。表１に結果を示す。

＜実施例５〜８＞
ポリアミド６１０のペレットの代わりに、以下のようにして調製したポリアミド６１２（融点２１５℃）のペレットを用いたことの他は、実施例１〜４と同様にして中空部品をそれぞれ作製し、それらの評価を行った。表２に結果を示す。

（ポリアミド６１２ペレットの調製）
４００Ｌオートクレーブ中に４０％ＤＨ塩（ドデカン２酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩）水溶液に、ヨウ化カリウム３質量％、ヨウ化銅０．１質量％を仕込み、１．８ＭＰａ加圧下で加熱溶融重合を行った。得られた重合体を冷却固化及び造粒してポリアミド６１２のペレットを得た。

＜実施例９〜１２＞
ポリアミド６１０のペレットの代わりに、上記ポリアミド６１２ペレットと、以下のようにして調製したポリアミド６６（融点：２６５℃）のペレットとを併用したことの他は、実施例１〜４と同様にして中空部品をそれぞれ作製し、それらの評価を行った。ポリアミド６１２ペレットとポリアミド６６の配合比率は１：１（質量比）とした。表３に結果を示す。

（ポリアミド６６ペレットの調製）
４００Ｌオートクレーブ中に４０％ＡＨ塩（アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩）水溶液に、ヨウ化カリウム３質量％、ヨウ化銅０．１質量％を仕込み、１．８ＭＰａ加圧下で加熱溶融重合を行った。得られた重合体を冷却固化及び造粒してポリアミド６６のペレットを得た。

＜実施例１３〜１６＞
ポリアミド６１０のペレットの代わりに、以下のようにして調製したポリアミド６６（融点：２６５℃）のペレットを用いてポリアミド樹脂組成物を調製したことの他は、実施例１〜４と同様にして中空部品をそれぞれ作製し、それらの評価を行った。表４に結果を示す。

１，２１，３１，４１，５１…第１の部材、１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ…円筒部（第１の円筒部）、１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ…端部、１ｃ，２１ｃ，３１ｃ，４１ｃ…開口（第１の開口）、２，２１，３１，４１，５１…第２の部材、２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ…円筒部（第２の円筒部）、２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ…端部、２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，４２ｃ…開口（第２の開口）、５，２５，３５，４５，５５…接合部、１０，２０，３０，４０，５０…中空部品。

Claims

ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第１の開口を端部に有する第１の円筒部と、
前記第１の円筒部と同一の前記ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第２の開口を端部に有する第２の円筒部と、
レーザー溶接によって形成され、前記第１の円筒部の前記端部と前記第２の円筒部の前記端部とを接合している接合部と、
を備え、
前記接合部の外径Ｄ_Ｏに対する前記接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏが０．０１〜０．３であり且つ前記接合部の外径Ｄ_Ｏが１２０ｍｍ以下である、車載用樹脂製中空部品。
前記ポリアミド樹脂組成物は、ジアミンと炭素数９〜１５のジカルボン酸の重合体からなり且つ融点Ｔｍが１９０〜２４０℃である低融点ポリアミド樹脂を、当該ポリアミド樹脂組成物に含有されるポリアミド樹脂１００質量％に対して４０質量％以上含有する、請求項１に記載の車載用樹脂製中空部品。
前記ポリアミド樹脂組成物は、前記低融点ポリアミド樹脂と異なる第２のポリアミド樹脂を含有する、請求項２に記載の部品。
前記第１及び第２の円筒部をそれぞれ構成する前記組成物は、レーザー吸収材を更に含有するものであり、前記接合部は前記第１及び第２の円筒部の端部の外側から内側の径方向にレーザーを照射して形成されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品。
前記接合部の外径Ｄ_Ｏに対する前記第１の円筒部及び前記第２の円筒部における最大外径Ｄ_Ｍの比Ｄ_Ｏ／Ｄ_Ｍが１．３以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品。
前記第１の筒状部、前記第２の筒状部及び前記接合部は、内面が面一であり、前記接合部に隣接した箇所の厚さＴに対する前記接合部の厚さＴの比Ｔ_Ｏ／Ｔが１〜１．５である、請求項１〜５に記載の部品。
前記低融点ポリアミド樹脂は、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２及びこれらの混合物からなる群から選ばれる一種である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の部品。
車載用樹脂製中空部品の製造方法であって、
ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第１の開口を端部に有する第１の円筒部と、前記第１の円筒部と同一の前記ポリアミド樹脂組成物を含有する組成物からなると共に第２の開口を端部に有する第２の円筒部とを、前記端部同士を突き合わせた状態に保持する工程と、
突き合わされた状態の前記端部に向けてレーザーを照射して接合部を形成する工程と、
を備え、
前記接合部の外径Ｄ_Ｏに対する前記接合部の厚さＴ_Ｏの比Ｔ_Ｏ／Ｄ_Ｏが０．０１〜０．３であり且つ前記接合部の外径Ｄ_Ｏが１２０ｍｍ以下である方法。
前記ポリアミド樹脂組成物は、ジアミンと炭素数９〜１５のジカルボン酸の重合体からなり且つ融点Ｔｍが１９０〜２４０℃である低融点ポリアミド樹脂を、当該ポリアミド樹脂組成物に含有されるポリアミド樹脂１００質量％に対して４０質量％以上含有する、請求項８に記載の方法。
前記ポリアミド樹脂組成物は、前記低融点ポリアミド樹脂と異なる第２のポリアミド樹脂を含有する、請求項９に記載の方法。
前記第１及び第２の円筒部をそれぞれ構成する前記組成物は、レーザー吸収材を更に含有するものであり、前記第１及び第２の円筒部の端部の外側から内側の径方向にレーザーを照射して前記接合部を形成する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。